Предназначение и устройство на токоизправителя ВУК-4000Т-02

Преобразувателните инсталации са предназначени за преобразуване на електрически ток от AC в DC (токоизправители), от DC в AC (инвертори), от AC с една честота в AC с друга честота (честотни преобразуватели). Процесът на преобразуване може да се извърши едновременно с регулиране на напрежението. Токоизправителите са намерили широко приложение при електрически локомотиви с променлив ток, а напоследък, поради широкото използване на контролирани полупроводникови вентили, се използват управлявани токоизправители, т.е. токоизправители с регулиране на напрежението и инвертори (електрически локомотив VL80r), също с регулиране на режима на регенеративно спиране. Необходимостта от преобразуватели на електрически подвижен състав с променлив ток се дължи предимно на използването на тягови двигатели с постоянен ток, докато в контактната мрежа има променливо напрежение 25 kV с честота 50 Hz. Поради това на електрически локомотиви е инсталирано оборудване, което в режим на тяга намалява това напрежение до ниво, приемливо за тягови двигатели, преобразува променлив ток в постоянен ток и регулира напрежението. Намаляването на напрежението се извършва от трансформатор и автотрансформатор, преобразуването на променлив ток в постоянен ток се извършва от токоизправител. Регулирането на напрежението може да се извърши по различни начини. Ако токоизправителите имат управлявани вентили, регулирането на напрежението може да се извършва от токоизправители. Токоизправителни блокове с неуправляеми вентили са монтирани на всички електрически локомотиви с променлив ток, с изключение на VL80r. Токоизправителни блокове, в които се използват управлявани вентили - тиристори, се използват на електрически локомотиви VL80t и ChS4T за управление на реостатния спирачен режим чрез промяна на тока на възбуждане на тяговите двигатели в зависимост отнеобходимата спирачна сила, скорост и други фактори. На електрическия локомотив VL80r токоизправително-инверторните преобразуватели са направени на управлявани вентили. Те действат като управлявани токоизправители в режим на тяга и като управлявани инвертори в режим на регенеративно спиране. Основният елемент на всички конвертори е вентил. Когато токът преминава през вентила, част от енергията се губи - отделя се под формата на топлина. Съвременните преобразувателни инсталации работят с относително малки загуби на енергия - не повече от 2%. Ако обаче не е осигурено принудително охлаждане - вентилация, тогава тези загуби могат да доведат до неприемливо нагряване на оборудването, предимно на самите клапани. Поради това вентилите се монтират в специални охладители - радиатори с развита повърхност под формата на ребра, а преобразувателите са оборудвани със система за принудително въздушно охлаждане. Преобразувателите с висока мощност изискват десетки, а понякога и стотици вентили. Токът и напрежението трябва да бъдат равномерно разпределени между всички вентили. Следователно преобразувателите използват устройства, които изравняват тока и напрежението между вентилите. И накрая, преобразувателите с управлявани вентили са оборудвани със система, която осигурява подаването на импулси за отваряне към управляващите електроди на тиристори, защитни и алармени системи: Всички горепосочени устройства в комплекса представляват преобразувателна инсталация.

Кратко описание на токоизправителя ВУК-4000Т-02

Назначаване. Изправително устройство ВУК-4000Т-02 е предназначено за изправяне на променлив ток в постоянен за захранване на тягови двигатели. Дизайн. Конструктивно всеки токоизправителен блок е направен под формата на два блока - правоъгълни шкафове, основата на които е заварен металкадър 1 (фиг. 1). Тъй като всеки вентил 3 с радиатор 4 трябва да бъде изолиран от съседните вентили, радиаторите се монтират върху изолационни шпилки 6 и между тях се поставят изолационни уплътнения. На изолатори 5 са монтирани гуми 2, чрез които токоизправителите са свързани към веригите на трансформатора и двигателите. Вентилите на едното рамо са разположени от едната страна, а вентилите на другото рамо са от другата. Всеки от 12-те успоредни клона на рамото включва четири клапи, разположени една под друга. Радиаторите се охлаждат от въздушен поток, насочен от вентилатора през превключващото устройство отгоре надолу. Корпусите на клапаните от страната на пигтейла се охлаждат чрез естествена циркулация на въздуха. На всяка секция на електрическия локомотив са монтирани по четири токоизправителни блока ВУК-4000Т-02.

Фигура 1 - Общ изглед на токоизправителя VUK-4000T-02

Фигура 2 - Снимка на токоизправителя

Всеки блок съдържа шест диода с охладители. Устройството е оборудвано с диоди VL200-8 от най-малко клас 8. За удобство на подмяната на диодите при работа те са разделени на две подгрупи според падането на напрежението напред, всяка от които има следната маркировка:

подгрупа I (0.52; .0.53; 0.54 V) - черен;
подгрупа II (0,55; 0,56; 0,57; 0,58 V) - бял цвят.

Един токоизправителен блок съдържа 192 диода. Мостовото рамо съдържа 4 диода последователно и 12 успоредно (фиг.3).

Фигура 3 - Схема на свързване

Числото 200 в обозначението на диода показва номиналния прав ток на диода (200 A); класът на диода характеризира стойността на обратното напрежение или лавинното напрежение; 8 клас - не по-малко от 869V. Основен силицийтокоизправителен диод (фиг. 4) е тънка кръгла пластина от свръхчист монокристален силиций с електронна проводимост. Никелираните волфрамови дискове се използват като електроди на токоизправителния елемент в силициевите диоди, запоени от двете страни към силиконовата плоча и я предпазват от механични повреди. За да се подобри надеждността на диода в обратна посока, страничната повърхност на силиконовата пластина е шлайфана в конус.

Фигура 4 - Конструкция на силициев диод

Токоизправителният елемент 2 е запоен към масивна медна основа 1, която представлява къс болт с шестоъгълна глава, в края на който има цилиндрична вдлъбнатина за токоизправителния елемент. Резбата на вала на болта служи за завинтване на охладител 8 в тялото, което допринася за по-добро отвеждане на топлината от диода. Отгоре стоманен цилиндричен корпус 4 е навит в основата, предпазвайки токоизправителния елемент от влияния на околната среда. Към горния електрод на елемента е запоен гъвкав проводник 3, който излиза през изолираща втулка 5 от оловно стъкло, закрепена в горната част на корпуса. Външният край на гъвкавия проводник на горния изход 6, който е един от електродите на диода, е снабден със стандартен връх 7 за свързване на диода към веригата.

Фрагмент от работата с дизайна в PDF формат можете да видите ТУК

Комплектът включва чертеж на токоизправител VUK4000T-02 на формат А1 в програмата Compass (CDW формат)